Aplicação do método de fronteira imersa no estudo de escoamentos no fundo de poço, considerando brocas simplificadas.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Puelles, Sammy Cristopher Paredes
• Orientador(a): Souza, Francisco José de
• Banca de defesa: Neto, Aristeu , Franco, Admilson
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Broca de perfuração; Drill bit; Método de Fronteira Imersa; Immersed Boundary Method; Escoamento Turbulento; Turbulent flow
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29135; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2299

O presente trabalho trata sobre problemas presentes em processos de perfuração, especificamente na região do fundo de poço. O fluido de perfuração é bombeado através da coluna de perfuração e ejetada pelos bocais da broca, os jatos impactam o fundo de poço ajudando na dispersão do material particulado produto do corte, finalmente o escoamento continua sua trajetória pela parte anular. Para representar o processo foi utilizado um sistema simplificado composto pelo poço e coluna de perfuração. Considerando o fluido como newtoniano, sem partículas e o escoamento incompressível. O sistema poço-coluna foi considerado rígido e sem mudança de seção, também foi excluída qualquer força externa que possa interagir com o sistema. Como ferramenta de estudo foi utilizado um código numérico paralelizado baseado na solução das equações de Navier-Stokes com segunda ordem de aproximação espacial e temporal, para a discretização foi utilizado o método dos volumes finitos e metodologia de simulação de grandes escalas para o tratamento do fenômeno de turbulência. O Método de fronteira imersa foi usado para representar o sistema poço-coluna, por meio do campo da força. São propostas três brocas simplificadas, duas do tipo PDC e uma tricônica. Os resultados foram satisfatórios, já que as variáveis fluidodinâmicas foram influenciadas de forma proporcional com a rotação da coluna de perfuração, o trajeto do escoamento e o tipo de broca. Maior intensidade turbulenta foi encontrada entre a broca e a superfície do fundo como consequência da ação dos jatos, da geometria e rotação das brocas. A força de impacto, parâmetro fundamental no processo de perfuração, apresenta importante dependência com a velocidade de rotação e a distância entre o bocal e o fundo de poço. Outra Importante contribuição do presente trabalho está associada ao potencial da ferramenta numérica em desenvolvimento, para tratar problemas complexos de engenharia.